Безгалогеновый кабель и его применение
Подписка на рассылку
Современный уровень развития технологий привел к тому, что любое жилое или общественное помещение, цех промышленного предприятия или офис буквально окутаны проводами. По ним поступает электрический ток к оборудованию и приборам, сигналы телефонных станций, передаются электронные данные. Все используемые кабели имеют надежную изоляцию, основная ее часть которой создана из поливинилхлорида и других пластмасс, содержащих галогены.
Негативное влияние на человека галогенсодержащих пластиков в нормальных условиях не отмечено. Однако при пожарах именно они становятся причиной отравлений, так как разлагаясь выделяют комплекс летучих вредных веществ. Кроме этого – они поддерживают процесс горения, способствуя распространению пламени. Именно по этой причине рекомендуют использовать безгалогеновый кабель, в состав которого не входит хлор или бром.
Сферы применения безгалогенового кабеля
В соответствии с требованиями пожарной безопасности эта продукция применяется при прокладке в детских садах, школах, больницах и для кабельных линий зрелищных комплексов и спортивных сооружений. Кроме этого ее обязательно используют:
Разнообразие сфер применения стало причиной, что безгалогеновый кабель различается не только по показателям пожарной безопасности, но и по другим критериям. Так, для передачи электроэнергии и ее распределения широко используется медный кабель ППГнг-HF. Аббревиатура нг-HF говорит о том, что данный тип изделий не выделяет активных галогенов при горении и не распространяет пламя при групповой прокладке. Последнее важно при прокладке кабеля в местах с большим количеством проводки.
Кабель ППГнг-FRHF обладает всеми вышеперечисленными свойствам, но при этом является огнестойким. Это является причиной того, что его рекомендуют для систем пожарных сигнализаций, аварийного электропитания в больницах и на других ответственных объектах. Кабель ППГнг-FRHF применяют при монтаже систем удаления дыма, насосов систем тушения пожара, эвакуационных лифтов.
Также в местах повышенного скопления людей, наряду с силовым безгалогенным кабелем ППГнг-HF, применяется телефонные безгалогеновые кабели марок ТБбПнг(А)-HF и ТПБбПнг(А)-HF.
Особенности безгалогеновых кабелей
При пожаре поливинилхлорид разлагается с образованием хлора, соляной кислоты. Эти вещества опасны для человека и конструкции, так как в последнем случае усиливают темпы коррозии в несколько раз. В состав безгалогеновой изоляции входят антипирены, при повышении температуры они начинают разлагаться с образованием воды. Это препятствует распространению пламени, способствует его самозатуханию. Кроме этого в состав изоляции входят вещества, в процессе горения которых не выделяется большое количество дыма.
При конструировании кабелей большое внимание уделяется не только их изоляции, но и внутреннему наполнению. Активно используют термические барьеры, экранирование металлом, компаунды с низким дымообразованием. Все это позволяет обеспечить высокий уровень пожарной безопасности кабельных трасс в соответствие с самыми высокими современными требованиями.
Отсутствие галогенов в кабеле — что это
Электрический кабель сегодня является основным компонентом многих устройств и систем. Основным элементом этого изделия является изоляция, которая предотвращает возникновение коротких замыканий. 
На рынке представлено несколько видов кабеля, подходящего для эксплуатации только в конкретных условиях. Чтобы ознакомиться с их техническими параметрами, следует перейти на сайт поставщика.
Основные понятия
Проводные жилы покрывают полимерами, которые предотвращают возгорание. Изготавливают изоляцию из различных видов продуктов, способных воспламеняться. До сегодняшнего дня в состав добавляли галогены, представляющих собой группу химических элементов. К ним можно отнести такие вещества:
Кабели без галогенов в своем составе не содержат подобных элементов. Связано это с тем, что при возгорании подобные продукты очень быстро выделяются и поступают в воздух. При этом может образовываться различные соединения, которые очень вредные для здоровья человека. Поэтому современные кабели изготавливают из полимеров без галогенов. Такой вид изоляции постепенно вытесняет оболочки ПВХ.
Конструкционные особенности
Технически кабель без галогенов это тот же провод, который используется для подачи тока от источника к потребителю. Данные изделия могут иметь различную структуру. Но можно выделить несколько основных элементов в их строении:
Некоторые виды кабеля могут дополняться различными компонентами, которые увеличивают прочность и продлевают срок службы. Но объединяет их отсутствие галогенов в структуре вещества. Подобная продукция является относительно новой. Поэтому при ее выборе следует отдавать предпочтение только проверенным изготовителям, гарантирующих качество изделий.
Halogen free, или Что несет в себе кабель, не содержащий галогены
Кабель с полимерными композициями, которые не содержат галогены. Почему он? Кабель с момента своего появления претерпел несколько метаморфоз. Из бумажного и резинового он превратился в пластмассовый и приобрёл множество новых свойств. Не секрет, что особенности кабеля зависят от его компонентов. То есть от составляющих элементов. Оболочка и изоляция кабеля играют немаловажную роль. Поговорим сегодня о композициях, не содержащих галогенов.
Длительное время кабель с изоляцией и оболочкой из ПВХ-пластиката считался лучшим.
Его свойства нераспространения горения и самозатухания при устранении источника огня по праву позволяли называть такой кабель чемпионом в своей категории.
Однако остро встал вопрос, касающийся безопасности человека, в частности, токсичности кабеля при горении. Тогда-то и были разработаны те самые безгалогенные композиции. Скорее всего, вам часто попадаются на глаза такие аббревиатуры кабеля, как ППГнг(А)-HF, ПБПнг(А)-FRHF, ПвПГнг(А)-HF и похожие другие. Что это за кабель?
Для начала определимся, что такое галогены, вспомнив таблицу Менделеева.
Среди галогенов, интересных нам, можно выделить фтор, бром и хлор. Эти газообразные элементы таблицы вступают в соединение почти со всеми веществами, так как в результате слияния могут образовываться кислоты различного типа.
Поэтому эти вещества считаются ядовитыми, и при отравлении такими парами у человека появляется признаки удушья, возможно поражение тканей при контактном взаимодействии. Именно поэтому горение силового кабеля с ПВХ-изоляцией так опасно для человеческой жизни.
Переломным был тот момент, когда разработчики получили новый материал, который называется «полимерные композиции, не содержащие галогенов».
Halogen free (HF) — это те самые заветные слова, которые позволяют прокладывать кабель там, где есть люди. Социальные учреждения — школы, больницы, торговые и развлекательные центры, жилые дома, а также такие важные объекты как метрополитен и атомные станции — это объекты, где безгалогенные композиции востребованы больше всего. В случае возгорания такой кабель позволит провести полную эвакуацию помещения и избежать человеческих жертв.
Однако силовой кабель с изоляцией, оболочкой из композиций без галогенов имеет некоторые особенности. Он не обладает такими свойствами устойчивости к возгоранию, как ПВХ. И стоимость такого проводника ощутимая. Однако со своими задачами кабель справляется, обеспечивая должную защиту.
А с марками безгалогенного кабеля можно ознакомиться на сайте поставщика.
Источник: Компания «Энергостор»
Разъяснение индекса безгалогенного кабеля
Безгалогенный кабель типа витая пара пришел в Россию из Европы и маркировался как LSZH, где LS – Low Smoke (низкое дымо- и газовыделение), а HF – Halogen Free (не содержит галогенов). Некоторые производители пишут на своем кабеле LSOH или LS0H, но сути это не меняет.
В России LAN кабели регулируются ГОСТ Р 54429-2011 «Кабели связи симметричные для цифровых систем передачи». В этом документе написано, что марки кабелей без галогенов должны содержать запись ZH (Zero Halogen). Однако никто не отменял ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности», а в нем прописано, что малодымные кабели, не распространяющие горение при групповой прокладке по категории А и не содержащие галогенов, должны в обязательном порядке иметь обозначение нг(А)-HF. Из-за наличия этих двух документов на безгалогенном кабеле Паритета указывается ZH нг(А)-HF, что по своей сути равноценно и LSZH, и LSOH. (Также обосновывается написание индекса PVCLS нг(А)-LSLTx, который применяется для низкотоксичных кабелей, оболочка которых выполнена из ПВХ пластиката с низким дымо- и газовыделением и низкой токсичностью продуктов горения.)
Так как в кабеле отсутствуют галогены, некоторые производители порой пишут на кабеле NC (non-сorrosive), эта же характеристика применима и к кабелю с индексом ZH нг(А)-HF. Иными словами, при горении и тлении кабеля ZHнг(А)-HF не выделяется коррозионно активных веществ, которые могут вывести из строя микропроцессорную технику.
Развитие безгалогенной технологии в микроэлектронике. Преимущества бессвинцовых паяльных паст
Одно из важнейших требований к производителям микроэлектронике, появившееся в последние годы — это использование материалов, не содержащих галогенов (halogen free — HF). Связано это, прежде всего, со стремлением снизить негативное воздействие на окружающую среду. Галогеносодержащие материалы широко использовались в электронике в качестве материалов, предотвращающих окисление поверхностей печатных плат и контактов. Тем не менее, известно, что галогеносодержащие соединения, входящие в состав паяльных материалов, при утилизации образуют диоксины, являющиеся одними из самых высокотоксичных органических загрязнителей.
Стремительное развитие технологий HF в микроэлектронике началось после разработки IPC/ JEDEC положений об использовании соединений хлора и брома. Японская Промышленная Ассоциация по Развитию Электроники (JEITA), в свою очередь, выпустила рекомендации по предельно допустимой концентрации (ПДК) галогенов в паяльных материалах, относящихся к категории HF. IPC, ввиду тенденции к развитию безгалогенного производства, пересмотрела «Требования, предъявляемые к паяльному флюсу» в стандарте J-STD-004B.
Стандарт
IEC 61249-2-21
IPC 4101B
Cl 
1. Галогены реагируют с оксидной пленкой на поверхности металла и образуют галоидные соединения; 2. Органическая кислота восстанавливает галоген; 3.Восстановленный галоген.
Рис. 1 Процесс удаления оксидной пленки галогеносодержащими флюсами
Однако стоит отметить, что химическая активность галогенов и органических кислот различны и зависят от температуры (рис. 2)
Рис. 2 Зависимость химической активности от температуры
Иными словами, галогены, входящие в состав флюсов, являются эффективными катализаторами даже при низкой концентрации.
У флюса, не содержащего в своем составе галогенов (HF флюс), процесс восстановления металла идет медленнее, чем у галогеносодержащего флюса. Таким образом, HF флюс часто ассоциируется с дефектами пайки, вызванными плохой смачиваемостью (холодная пайка, шарики припоя).
Для того чтобы HF-флюс обладал такой же реакционной способностью, как флюс с содержанием галогенов, необходимо значительное увеличение количества активаторов. Тем не менее, наличие слишком большого количества активаторов может негативно повлиять на свойства паяльной пасты и вызвать появление дефектов печати, связанных с повышенной вязкостью или резким падением поверхностного сопротивления остатков флюса после оплавления.
Концепция производства безгалогенных паяльных паст с хорошей смачиваемостью и производство S3X58-M555
При производстве безгалогенных паяльных паст важно сфокусироваться на том, чтобы флюс не терял свою химическую активность во всем диапазоне температур процесса оплавления. Флюс, входящий в состав HF паяльных паст должен не только обладать химической активностью в широком диапазоне температур, но и обеспечивать стабильную вязкость паяльной пасты в процессе оплавления.
Новый метод стабилизации активаторов показан на рисунке 3. Исследования подтвердили хорошую смачиваемость и стабильность свойств паяльной пасты.
Рис. 3 Изменение температуры активации флюса за счет введения стабилизаторов
На рисунке 4 показано изменении вязкости при хранении при температуре 30 °С (исследование для оценки стабильности вязкости). Флюс, входящий в состав классической HF пасты химически активен при 30°C, поэтому во время хранения изменяются характеристики паяльной пасты, а именно вязкостные свойства. При комнатной температуре в паяльной пасте KOKI S3X58-M555 не происходит реакции между порошком припоя и флюсом благодаря добавлению специальных стабилизаторов в состав последнего. Данная паяльная паста сохраняет свои свойства при хранении как в холодильной камере, так и при комнатной температуре, оставаясь пригодной для печати.
Рис. 4 Изменение вязкости при хранении при температуре 30 °С
Ниже приведены результаты тестов плавления паяльных паст.
Теплопроводность
Быстрое развитие SMT-технологий (уменьшение размеров чип элементов до типоразмера 0201, появление микросхем в корпусах BGA, QFP, увеличение плотности монтажа компонентов) позволило не только уменьшить размер изделий, но и привело к появлению новых типов дефектов пайки, которые в большинстве случаев невозможно обнаружить одним лишь внешним осмотром. К таким дефектам относится, например, «head-and-pillow» (дефект «голова на подушке»).
Рис. 5 Дефект Head-and-pillow при пайке BGA
Флюс в составе обычной паяльной пасты не сохраняет свою химическую активность в течении всего цикла оплавления (быстро «выгорает»), оксидная пленка на шариках выводов BGA удаляется не полностью, как результат — может возникнуть такой дефект паяного соединения как «head-and-pillow».
В отличии от обычной паяльной пасты, паста S3X58-M555, благодаря добавлению различных стабилизаторов в состав ее флюса, сохраняет свойства во всем диапазоне температур (рис. 6) и может эффективно применяться для пайки BGA. Дефект «голова на подушке» при этом не возникает.
Сохранение химической активности флюса за счет добавления активаторов при широком диапазоне температур
Рис. 6 Сохранение химической активности флюса на широком диапазоне за счет добавления активаторов
Смачиваемость при пайке на различных финишных покрытиях
На рисунке 7 показаны результаты испытаний смачиваемости на подложках с различными покрытиями.
1. Нагрев тестируемых образцов в печи при температуре 150 °С в течении 16 часов (Окисление покрытий);
2. Нанесение паяльной пасты методом трафаретной печати;
3. Оплавление в конвекционной печи в воздушной среде.
Поскольку обычная паяльная паста с безгалогенным флюсом не содержит активаторов, в качестве которых использовались галогены, окислы не полностью удаляются с поверхности металлических подложек, что приводит к плохой смачиваемости. Что касается S3X58-M555, не смотря на то, что паста относится к линейке HF, новая технология стабилизации активаторов, наряду со специально разработанной композицией активаторов, позволяют эффективно удалять окислы, улучшая смачиваемость в процессе оплавления на разных поверхностях. При использовании паяльной пасты S3X58-M555 хорошая смачиваемость может достигаться даже при пайке PCB низкого качества.
Рис. 7 Тест на смачиваемость на окисленном покрытии
Очевидно, что тенденция к принятию всё больших мер для защиты окружающей среды в электронной промышленности будет продолжаться и в будущем.
Как ведущий производитель паяльный материалов, компания KOKI стремится предоставлять своим клиентам продукты, которые не только превосходят их ожидания, но и разрабатываются с учетом всех требовании по защите окружающей среды.
